矩形孔缝耦合特性实验研究

耦合模理论的推导公式

耦合模理论耦合模理论（Coupled-Mode Theory ，CMT ）是研究两个或多个电磁波模式间耦合的一般规律的理论。CMT 可用于非接触电能传输（Contactless Power Transfer ，CPT ）系统的计算，以降低多线圈耦合电路计算的复杂性。为了用CMT 来估算线圈间的能量传输效率，首先用电路原理（Circuit Theory ，CT ）的思想解决两个线圈的能量传输效率问题，然后通过CMT 得出两个线圈感应连接的能量传输效率方程，将两个方程对比后发现可以变换为一套相同的公式。随后分析3个线圈、4个线圈、一直到n-1个线圈都可以变换为同一套公式，最后将此方法推广到在同一平面的n 个负载线圈的效率求解。 1 单负载的电路分析 1.1 电路分析在图1中磁共振系统的逆变和整流部分可以得到高频的交流电，U 是逆变后的交流电源，R 为原副边的内阻，R L 是负载，耦合系数12/ K M L L =M 为L1和L2的互感。系统最佳的工作频率就是谐振点ω，由集总参数的能量守恒原理可以得到 11211U R j L I j MI C ωωω?? ? ?=+- - ? ????? (1) L 212210R R L I j j MI C ωωω?? ? ?=++- - ? ?? ??? (2) 222L 222 1,(R )X L j MU I P I R X M ωω= =++ (3) 令11i i X R j L C ωω?? =+- ?? ? ， 222222 1121L 2(())(R X ) CT L L L P I R M R UI UI R X X M ωηω===+++ (4)

调节阀-管道-流体系统流固耦合动态特性研究

调节阀-管道-流体系统流固耦合动态特性研究摘要：针对调节阀－管道－流体系统的流固耦合问题，建立了考虑阀门定位器作用的系统动态仿真模型，给出了求解调节阀阀芯－阀杆系统响应的预估－校正算法和求解调节阀－管道－流体系统响应的流固耦合有限元方法，利用ANSYS 软件对系统在固定开度与变开度情况和流开型与流闭型情况下振动响应进行了定性分析。研究表明：在给定压差下，管道以及流体流向对调节阀阀芯－阀杆系统的位移响应以及阀芯受到的流体不平衡力响应都有较大影响。调节阀或称控制阀在冶金、电力、化工、石油等工业过程控制系统中起着重要作用。调节阀性能的提高往往因其振动问题而受到制约，在某些工况下产生的振动往往是引起各种事故的主要原因，振动严重时甚至引起阀杆断裂，影响机组安全平稳地运行。导致调节阀振动的主要原因是阀体内部流体流动的不稳定性。这种流体诱发振动的现象往往引起管道系统与工业过程控制系统的大幅振动与破坏。调节阀实际应用中往往出现这种情况，在出厂前不连接管道条件下进行的调节阀振动性能试验可以达到设计标准，但现场管网系统中使用的调节阀在运行过程中却在某些工况下发生剧烈振动。这是因为在实际工作环境中，调节阀振动不仅与阀体内部流体流动的不稳定性有关，而且通过流体与相连接的管道振动相互作用。为了解决这个问题，需要把调节阀、管道和流体作为耦合系统来考虑，通过分析耦合系统内部的相互作用，来研究其振动规律和机理。关于调节阀-管道-流体系统中流固耦合相互作用的研究基本上分为两个方面：一方面，在管道动力学中，只侧重研究流体与管道流固耦合产生的流致管道振动，既使出现调节阀，也仅将其作为模拟阀门开关的流体扰动源或时变边界条件，而大多忽略调节阀自身的动态特性；另一方面，在调节阀动力学中，仅侧重研究调节阀内流体与阀芯流固耦合产生的阀芯-阀杆系统振动，而不考虑管道影响。将管道动力学与调节阀动力学结合起来，以调节阀-管道-流体系统振动为对象的研究成果，目前很少见相关文献报道。本文以某型号单座式调节阀为对象，研究由调节阀与其两端充液管道组成的调节阀-管道-流体系统的流固耦合振动问题。通过对系统的有限元流固耦合模型进行仿真，分析流开型和流闭型调节阀在固定开度和变开度条件下系统的动态响应。 1.调节阀流固耦合动力学模型 1.1 单座式调节阀结构单座式调节阀整体结构如图1所示。

流固耦合概述及应用研究进展

流固耦合概述及应用研究进展摘要流固耦合力学是流体力学与固体力学交叉而生成的一门力学分支。顾名思义，它是研究变形固体在流场作用下的各种行为以及固体位形对流场影响这二者交互作用的一门科学。流固耦合力学的重要特征是两相介质之间的交互作用(fluid．solid interaction)：变形固体在流体载荷作用下会产生变形或运动，而变形或运动又反过来影响流场，从而改变流体载荷的分布和大小。总体上 , 流固耦合问题按耦合机理可分为两大类:一类的特征是流固耦合作用仅仅发生在流、固两相交界面上 ,在方程上耦合是由两相耦合面的平衡及协调关系引入的;另一类的特征是流、固两相部分或全部重叠在一起 ,耦合效用通过描述问题的微分方程来实现。 1 流固耦合概述 1．1引言历史上，人们对流固耦合现象的早期认识源于飞机工程中的气动弹性问题。Wright兄弟和其它航空先驱者都曾遇到过气动弹性问题。直到1939年二战前夕，由于飞机工业的迅猛发展，大量出现的飞机气动弹性问题的需要，有一大批科学家和工程师投入这一问题的研究。从而，气动弹性力学开始发展成为一门独立的力学分支。如果将与飞机颤振密切相关的气动弹性研究作为流固耦合的第一次高潮的话，则与风激振动及化工容器密切相关的研究可作为流固耦合研究的第二次高潮。事实上，从美国ASME应用力学部召开的历次流固耦合研讨会上可以看出，流固耦合问题涉及到很多方面。比如：空中爆炸及响应，噪声相互作用问题，气动弹性，水弹性问题，充液结构内的爆炸分析，管道中的水锤效应，充液容器的晃动及毛细流中血细胞的变形，沉浸结构的瞬态运动，流固相互冲击，板的颤振及流体引起的振动，圆柱由于热交换引起支持附件松动的非线性流固耦合系统，声音与结构的相互作用，涡流与结构的相互作用，机械工程中的机械气动弹性问题等等。 1.2流固耦合力学定义和特点流固耦合力学是流体力学与固体力学交叉而生成的--I'l力学分支。顾名思义，它是研究变形固体在流场作用下的各种行为以及固体位形对流场影响这二者交互作用的一门科学。流固耦合力学的重要特征是两相介质之间的交互作用（fluid-solid interaction)．变形固体在流体载荷作用下会产生变形或运动，而变形或运动又反过来影响流场，从而改变流体载荷的分布和大小。正是这种相互作用将在不同条件下产生形形色色的流固耦合现象。流固耦合问题可由其耦合方程来定义，这组方程的定义域同时有流体域与固体域，而未知变量含有描述流体现象的变量及描述固体现象的变量，一般而言，具有以下两点特征： a)流体域或固体域均不可能单独地求解； b)无法显式地消去描述流体运动的独立变量或描述固体运动的独立变量。 1．3流固耦合力学涉及领域及分类流固耦合问题涉及到很多方面。比如：工程实际中所涉及到的流固耦合问题，

电磁波对金属屏蔽体的孔缝耦合研究

xxxx硕士生课程论文高等电磁场理论电磁波对金属屏蔽体的孔缝耦合研究（2014—2015学年上学期）姓名：xxx 学号： xxx 所在单位： xxx 专业：检测技术与自动化装置

摘要在当今日益复杂的电磁环境下，为了电磁兼容性的需要以及防护电子设备可能受到的微波毁伤，屏蔽技术广泛应用。电磁脉冲主要通过传导耦合、辐射耦合作用于屏蔽机箱。其耦合途径主要包括“前门耦合”与“后门耦合”。“前门耦合”是指电磁脉冲通过目标上的天线及传输线等耦合进系统内，以干扰或毁伤其前端电子设备；“后门耦合”是指电磁脉冲通过目标上的缝隙或孔洞耦合进系统，干扰或毁伤电子设备中的微电子器件和集成电路。通过“前门”耦合的能量有可能被系统的保护器件阻隔，而不会对系统产生干扰或毁伤。而屏蔽机箱上各种功用的孔缝是必不可少的，电磁脉冲通过“后门”耦合进入屏蔽机箱，并对其内的电子元器件进行干扰或毁伤则是不可避免的，也是电磁脉冲进入屏蔽机箱的重要途径之一。本文研究了在电磁兼容设计中，电磁干扰的产生以及电磁屏蔽的基本原理，讨论了应用时域有限差分法对孔缝耦合电磁场数值的计算方法，并研究了金属屏蔽中孔缝微波耦合的特性。关键字：电磁兼容、孔缝耦合、屏蔽效能、时域差分法

1 绪论 1.1背景与意义随着用电设备的增加，空间电磁能量逐年增加，人类生存环境具有浓厚的电磁环境内涵。在这种复杂的电磁环境中，如何减少相互间的电磁干扰，使各种设备正常运转，是一个亟待解决的问题；另外，恶略的电磁环境还会对人类及生态产生不良影响。电磁兼容正是为解决这类问题而迅速发展起来的学科。可以说电磁兼容是人类社会文明发展产生的无法避免的“副产品”。研究金属屏蔽腔体的孔缝微波耦合问题，一方面是由于电子设备要满足电磁兼容性的要求，一般都要加装金属外壳以防护外界可能的电磁干扰，另一方面由于电子战技术的发展，各种微波武器的研制开发，使得电子设备在战争环境下极易受到高能电磁波的攻击，而由于通风、散热、各种输入输出接口的需要，金属外壳上不可避免地要开有各种孔缝，因此研究微波对孔缝的耦合规律能够在一定程度上对如何进行电磁防护起到指导作用，具有一定的研究价值。而在军事装备方面，由于现代战争呈现出了许多与传统战争不同的特点。信息在战争中的作用被无线放大，由此得来的信息战以及电子战就在现代战争中被大量的使用，此外核武器和各种电子炸弹在战争中的使用，使电磁环境更加复杂，使电子设备受到更加严重的威胁。核爆炸在空间产生的瞬变电磁场就是核电磁脉冲。核电磁脉冲比雷电的电磁场强度要大几百倍。频率宽，几乎包括所有长短波，危害范围广，覆盖半径可达数百到上千公里，对无线通信等有着巨大的威胁。电磁干扰以及电磁攻击对设备产生影响主要有两种耦合方式：“前门耦合”，是指能量通过目标上的天线、传输线等媒质线性耦合到其接受和发射系统内，以破坏其前端电子设备；“后门耦合”，是指通过目标上的缝隙或孔洞耦合进入系统，干扰其电子设备，使其不能正常工作或烧毁电子设备中的微电子器件和电路。对于电子设备而言，电磁脉冲对半导体器件的伤害非常大，因此我们需要采取必要的措施来减小甚至消除电磁脉冲对电子信息设备的干扰。抑制电磁骚扰的方法有很多，比如在空间上使电子设备远离骚扰源、在骚扰强时关闭易损设备、使用和骚扰源频率不同的波段、在电路中加入电容等滤波器件、对电子线路合理布局布线等，而屏蔽是其中操作简单但是效果显著的方法，因此在实际使用中，常常把电子设备安装在金属外壳之中，切断电磁骚扰的传输途径，以达到电磁兼容的要求。然而金属外壳内的电子系统总要和外界进行交流，比如用于接收和发射信息的天线，用于接入电源和传输数据的电缆，辐射而来的

耦合模理论

耦合模理论及其在微波和光纤技术中的应用（研究生课程用）钱景仁中国科学技术大学二零零五年

目录绪言 (Preface) (1) 第一章耦合模的一般理论 §1.1 耦合模方程 (6) §1.2 强耦合与弱耦合 (11) §1.3 周期性耦合 (18) §1.4 耦合模与简正模 (29) §1.5 缓变参数情况下本地简正模广义理论 (33) §1.6 理想模、本地简正模和超本地简正模 (37) §1.7 耦合器应用举例 (42) §1.8 临界界面附近和稳相点附近的耦合模方程 (46) 第二章闭合波导中的耦合模问题 §2.1 介质填充波导 (51) §2.2 缓变表面阻抗和阻抗微扰 (59) §2.3 弯曲波导 (64) 第三章光纤中的耦合模问题 §3.1 光纤中的简正模式 (68) §3.2 耦合模理论的推广 (80) §3.3 非理想光纤的耦合模方程 (81) §3.4 用闭合波导理论来研究开波导 (86) 第四章螺旋光纤及弯曲光纤 §4.1 螺旋光纤的耦合模分析 (89) §4.2 单模传输条件下的螺旋光纤 (93) §4.3 弯曲光纤 (98) 第五章耦合功率方程 §5.1多模波导和多模光纤的传输特性 (104) §5.2 多模波导中的耦合功率方程 (105) §5.3 多模光纤传输中的耦合功率方程 (107) 中文参考文献 (109) 英文参考文献 (110)

Preface What is the coupled-mode theory? Is it a common theory in physics? Waves and vibration phenomena are popular in physics as we know such as mechanical vibrations, acoustic waves, light waves, microwaves and radio waves. Furthermore, connection or coupling among systems is also a general rule in universe. Everything presupposes the existence of some other thing. Cause-effect relations and action-reaction relations are generally existed among systems in the universe. It is obvious that there aren’t any ideal waves which exist independently and do not change their amplitudes and directions. A real wave or vibration is always connected with a source or other waves. Now, it is necessary to describe how these waves or vibrations (oscillations) couple to each other, and how their amplitudes change with the time or the distance. To illustrate the principle of the coupling between waves or vibrations (oscillations), let’s take pendulums as an example. Fig. a A pendulum can vibrate, that is to say it swings from side to side. We can give it a push and then it will vibrate at a fixed speed or at a certain frequency. If two pendulums with same frequency are hung on a string and one of them is set swinging as shown in Fig. a, it will swing less and less until it stops altogether, while the other pendulum will swing higher and higher until it reaches a maximum. Then the process will be reversed until the first pendulum reaches a maximum and the second comes to rest once more. This cycle repeats itself again and again. It would repeat infinitely if there were no losses in the system.

CAXACAE流体、热传耦合分析教程

HeatExchanger 这里用一个简单的实例介绍CAXA CAE流体模块的使用。这里需使用CAXA 3D实体设计 2016和CAXA CAE 2016版。这里将模拟在热交换器中、用水冷却热气的问题。模型由热交换器、空气和水构成，几何外形如下：热交换器用流动的30度的水将流动的300度的热空气冷却，最终稳态温度分布为：这是热、流体物理性耦合分析，模拟设置的具体过程如下： 1.建立FEA分析。用CAXA 3D实体设计打开HeatExchanger.ics模型。如果模型是直接在CAXA中绘制的，则应在建立分析前保存模型，以便让程序了解以后生成的FEA文件的保存路径。否则会造成程序报错而无法继续分析。建立分析的方法使用以下多物理性FEA主工具条：工具条由左向右数第三个按钮为“添加FEA”按钮，点击后将弹出“选择分析类型”对话框。使用默认的“静态/稳态”和“3D”，单击“确定”：各分析类型的简单介绍如下： ?静态/稳态：边界条件和结果是不随时间变化的。也可使用多步命令看到系统达到稳态的过程。 ?动态/瞬态：边界条件和结果的大小可随时间的变化而变化。 ?模态/振动模式：用于计算谐波共振模型的振型和频率。 ?不稳定屈曲：计算有负荷的失稳屈曲模型，获得结构特征值。 ?频域：分析施加了特定频率范围内载荷或约束的模型，来确定是否发生动态载荷放大效应 2.Multiphysics FEA 树图。 “选择分析类型”对话框关闭后弹出“Multiphysics FEA ”选项卡。它的上半部分为“Multiphysics FEA 树图”：所有的模拟分析都可以从树图中依次选择各叶，并完成填写各叶对应的页面进行设置。单击各叶，对应的页面会显示在“Multiphysics FEA ”选项卡的下半部。有的叶前面会有双问号（??），这表示该叶对应的页面还未进行查看和设置。若在分析设置中碰到问题，可按“F1”键，程序自动弹出与当前设置内容相关的帮助文档。开始时，“Multiphysics FEA 树图”下方自动显示“分析”页面。 3.分析页面设置。物理性部分用于设置分析涉及的物理性。这里我们将勾选“热”和“流体”，表示将进行热、流体耦合分析。勾选“多步”，表示将进行分步分析。多步功能多用于进行非线性分析，在这里使用可以查看模拟逐渐达到稳态的过程。勾选多步后出现非线性伪时间部分。在非线性伪时间处的增量改为“0.5”，其它保持不变。这样的设置表示分析自0时开始，至1时结束，分析共计2步，每步0.5时。设置好后，页面如下： 4.模型、材料页面设置。单击“模型”叶后会在“Multiphysics FEA 树图”下方显示模型页面：模型页面可用于添加/删除材料叶，设置分析的单位系统、设置分析范围、设置实体网格类型等。 ?单击“添加新材料”可以在模型叶下增添材料叶。模拟中涉及材料数应等于材料叶个数。在材料页面中可设置使用这种材料的实体，设置后将在材料叶下方增添实体叶，实体叶的实体使用上级材料叶对应的材料。“移除未用材料”用于删除多余的材料叶。 ?单位系统部分可以设置所用单位系统，包括MKS、CGS和mMKS等。

微波孔缝线性耦合函数研究

第15卷　第11期强激光与粒子束Vol.15,No.11 2003年11月HIGH POWER LASER AND PAR TICL E B EAMS Nov.,2003　文章编号:　100124322(2003)1121093207 微波孔缝线性耦合函数研究 Ξ 王建国1,2,　刘国治1,　周金山1(1.西北核技术研究所,陕西西安710024;2.西安电子科技大学物理系,陕西西安710071) 摘　要:　讨论了微波脉冲通过孔缝线性耦合进入腔体内的研究方法。给出了线性耦合的物理基础,定义了耦合函数,并导出了耦合函数随入射电场极化方向变化的公式。简要描述了数值求解孔缝线性耦合的时域有限差分方法以及修正算法。给出了以矢量网络分析仪HP8510C 为主要设备测量耦合函数的实验方法。通过耦合函数的研究,观察到了共振效应和增强效应等现象,给出了微波孔缝耦合发生共振的普适公式。分析了测量探头对耦合函数测量的影响,验证了耦合函数随入射电场方向变化的公式。理论、数值和实验结果符合得较好。关键词:　微波脉冲;　线性耦合;　耦合函数;　时域有限差分;　孔缝;　共振效应;　增强效应中图分类号:　TN822.8;TN813 文献标识码:　A 目前,瞬态电磁脉冲源发展很快,例如快上升沿电磁脉冲(FREMP )发生器、超宽带(UWB )微波源、相对论微波器件等,因此,微波孔缝瞬态耦合研究在许多微波工程和电磁兼容等方面有着重要的意义。微波脉冲孔缝耦合的理论基础是麦克斯韦方程组。如果微波强度低于孔缝所处环境大气的击穿阈值,则可以不考虑麦克斯韦方程组中的电流项,在这种情况下,因为麦克斯韦方程组是线性的,所以定义微波孔缝耦合过程为线性耦合[1～5]。反之,当微波强度高于孔缝所处环境大气的击穿阈值时,由于大气电离产生电流,则必须考虑麦克斯韦方程组中的电流项,在这种情况下,因为大气电离过程是电场的函数,即电流项是电场的函数,因而麦克斯韦方程组是非线性的,所以,定义微波孔缝耦合过程为非线性耦合[3,6,7]。过去,在微波孔缝线性和非线性耦合方面已做了大量的理论、数值和实验研究[1～8]。在理论方面,主要应用电磁场麦克斯韦方程组和电子流体方程组途径[2,5～7]。在数值模拟方面,由于被研究的问题是瞬态电磁场问题,因此,通常选用时域有限差分(FD TD )方法[2,3]。当孔缝的宽度很窄时,由于受计算机内存的限制,采用面阻抗概念修正传统FD TD 算法,使之在不增加计算机内存的条件下能模拟孔缝宽度比一个FD TD 网格小得多的耦合过程[3]。另外,实验研究也验证了理论和数值模拟结果[3]。通过研究,得出了微波孔缝耦合的共振效应、增强效应、场分布等许多规律。但是,仔细地分析会发现:在这些规律中,只有共振效应能表征耦合孔的特征,虽然其它规律也在不同程度上反映了耦合孔和腔体的性质,但是,它们并不能明确表征耦合孔和腔体的特性。换句话说,增强效应和场分布等规律依赖于入射场。为了便于工程应用,必须找到一种对入射场归一化的物理量,即这是一个表征耦合孔和腔体的特征量,与入射场无关。本文定义这个物理量为耦合函数,并用理论、数值和实验三种方Fig.1　Schematic diagram of the sizes of cylindrical cavity and slot 图1　圆柱腔体和孔缝尺寸示意图法研究孔缝耦合函数。 1　孔缝耦合的理论基础如图1所示,为不失一般性,假设在圆柱腔体(对任意腔体,均可同样讨论)的某一面上存在一个或多个孔缝。孔缝可以是矩形、圆形、椭圆形或三角形等任意形状。对于矩形孔,假设孔长为l ,宽为w ,厚度为 d 。本文采用直角坐标系,坐标原点位于圆柱底面的中心,y 轴与圆柱对称轴重合。假设有一微波脉冲入射到带孔缝的腔体上,当它传播到腔体壁和孔缝附近时,会发生电磁散射和穿透Ξ收稿日期:2003205209; 修订日期:2003208204基金项目:国家863计划项目资助课题作者简介:王建国(19652),男,江苏人,博士,研究员,主要从事瞬态电磁场理论和高功率微波技术的研究工作;西安市69215信箱。

_实境耦合_人才培养模式理论及框架浅析

“实境耦合”人才培养模式理论及框架浅析3 李　焰a,武　文b (青岛职业技术学院a.研究所;b.实训与教务处,山东青岛266555)摘要:“实境耦合”是以“校企合作”、 “工学结合”为主体内容的人才培养模式,是高职教育人才培养模式实践模型和操作范式的表述形式。它是青岛职业技术学院对高职教育实践和探索的结晶,是区别于其它教育人才培养模式的根本。关键词:高职教育;青岛职业技术学院;实境耦合;人才培养模式中图分类号:G719.21　文献标志码:A　文章编号:167222698(2010)022******* 近年来,高职教育不断被“就业难”和“技工荒”所困扰,一方面是许多高职院校毕业生难以找到工作,另一方面是企业所需的高技能人才无处可求。现实中往往因企业对校企合作缺乏热情,导致校企合作也仅仅停留在“以工代学”和“放羊式”的顶岗实习,学生只能学到粗浅知识,学生的综合技能难以得到提高。造成这一矛盾的原因虽然是多方面的,但直接反映出高职教育人才培养模式与社会发展需求的不相适应。 2006年11月,教育部、财政部联合出台了《教育部　财政部关于实施国家示范性高等职业院校建设计划,加快高等职业教育改革与发展的意见》(教高[2006]14号)等文件,启动“国家示范性高等职业院校建设计划”。强调“服务为宗旨,就业为导向,走产学研结合发展的道路”的办学方针,积极寻求行业、企业持续有效的技术、设备和资金支持,努力形成互动互惠、效益良好的长效机制,促进办学模式创新,增强办学活力。其目的就是要解决高职教育中长期存在的理论和实践割裂、学与用分离、教与学脱节等现象,从现实角度说就是要解决学生就业,为企业提供即时可用的人才。青岛职业技术学院经过不断的实践探索,总结提炼出的“实境耦合”人才培养模式得到了社会的广泛认可。“‘实境耦合’高技能人才培养模式实践与探索”成果获2009年国家教学成果二等奖、山东省教学成果一等奖。在“实境耦合”高技能人才培养模式下的7个重点专业改革带动了全院招生的30个专业和课程的改革,基于实境的课程体系趋于完善。面对后示范建设中的新一轮改革,系统总结学院办学实践,促进“实境耦合”人才培养模式深入、有效、持久的实施;深化人才培养模式理论体系研究,科学指导实践,形成理论实践成果;真正发挥国家示范院校的示范引领作用,促进成果推广应用已是摆在我们面前的又一重大课题。一、 “实境耦合”人才培养模式理论基本内涵 (一)“实境耦合”人才培养模式的概念 “实境耦合”人才培养模式是根据党的教育方针,针对学校所在地的经济建设、社会发展趋势,基于对高职教育面向生产、服务、管理一线培养高素质、高技能人才的目标定位,以实境训教为基点的育人模式。从广义的角度来说,“实境耦合”人才培养模式是在一定的制度环境下,为实现高职教育培养目标,在社会多方合作的基础上,以学校和企(行)业两个主体的结合为表现形式、以实践过程为导向、在真实学习和实践工作动态结合起来的人才培养模式。从狭义的角度说,“实境耦合”人才培养模式是职业院校和企业在完善的统筹规划下,以实践过程为基础进行学校和用人单位的全方位结合,共同建立课程模式和教学模式,并使学生获得有报酬的顶岗实习的培养模式。 “实境耦合”中的“实境”,指的是真实的职业环境、职业情境,突出在真实的环境下进行训教。它既是有效地组织教学与实训达到预期效果的手段,又是职业教育改革的出发点。强调在校内外建设生产性实训基地,创设真实的职业环境,将企(职)业文化注入教学、实训、管理和服务等各个环节中,通过系统化的教学设计培养学生的综合素质能力。 “耦合”①是指学院与企业共同发展、互动共 72 第23卷第2期2010年4月学报 Journal of Qingdao Technical College Vol.23No.2 Apr.2010 3收稿日期:2009210205 作者简介:李焰(19622),女,甘肃秦安人,副教授,硕士。

耦合模理论的推导公式

1 耦合模理论耦合模理论(Coupled-Mode Theory , CMT )是研究两个或多个电磁波模式间耦合的一般规律的理论。CMT 可用于非接触电能传输(Con tactless Power Transfer , CPT )系统的计先用电路原理(Circuit Theory ，CT )的思想解决两个线圈的能量传输效率问题，然后通过 CMT 得出两个线圈感应连接的能量传输效率方程，将两个方程对比后发现可以变换为一套相同的公式。随后分析 3个线圈、4个线圈、一直到n-1个线圈都可以变换为同一套公式, 最后将此方法推广到在同一平面的 n 个负载线圈的效率求解。 1单负载的电路分析 1.1电路分析图1饥负载线圈的CPT 拓捋结构在图1中磁共振系统的逆变和整流部分可以得到高频的交流电, R 为原副边的内阻，R L 是负载，耦合系数K M / jn ，其中M 为L1和L2的互感。系 2 M 2 R L ___________ ((R L X 2)X 1 2 M 2 )(R L X 2) ⑷ 统最佳的工作频率就是谐振点，由集总参数的能量守恒原理可以得到 L 1 1 C 1 I 1 j MI 2 (1 ) R R L j L 2 1 C 2 |2 j MI 1 (R L X 2)X 1 j MU j ,P I 22 R L 令X i j L 1 C i 算，以降低多线圈耦合电路计算的复杂性。为了用 CMT 来估算线圈间的能量传输效率，首 U 是逆变后的交流电源, CT ----------- UI 1 |22 R L UI 1

在谐振状态下，0L1 —,X1 R,X2R，从而得到 0L2 2 2 2M2R L CT-------------- 2―2---------- ((R L R)R M)(R L R) 1.2 CMT分析 CPT系统中，常常只涉及稳态分析, 在此也仅分析稳态特性。主线圈的幅值在正弦时为一个常数；同理，次线圈的幅值也是一个常数，两个时间域线圈a i（t）, a2（t）的原始储能可分别表示为 2 _ a1(t) , a2(t)。由CMT 可得 a1&) ( j 1)a1(t) jK 12a2(t) F s(t) a2&) ( j 2 1)a2(t) jK 12a1(t) 在上述公式中, 1, 2, L分别为原线圈的损耗、负载线圈的损耗和负载的吸收功率，K12 为两个线圈的耦合率, F s（t）为励磁损耗（忽略不计） °CMT 中，a1(t) A1e j t,a2(t) A2e j t 都是正弦信号；P1 2 2 1 A1 ,P 2 2 A和P L 2 分别为原线圈、副线圈和负载的功率。由能量守恒定律可得 CMT ---------- P1 P L P2 P L 4|2 由方程（6）和（7）者之间关系L 2Q L CMT A i 2 2 2 A： 2 L A2 (8 ) 可得一 A2 jK 12 2 L 1 jK12 Q L R L 2 -。将两L K12 2药以及K12代入式（8），解得 (L 2)(( L _________ 2M2R ((R L R)R2M2)( R L R) 2K2L1L2R L 2 2 2 2) 1 K12 ((R L R)R K L1L2)(R L R) (9) 与式（5）对比可知，两种方法求出的传输效率的表达式相同。 2两个负载电路的传输效率分析 2.1电路分析 2

期末：HFSS仿真研究孔缝耦合

一、仿真题目：使用HFSS仿真研究孔缝耦合二、仿真目的：通过仿真过程，了解HFSS软件的用法，用HFSS仿真研究孔缝耦合，以达到对HFSS软件的熟悉，进而曾将微波与天线这门课程的实践应用。三、仿真过程：结构耦合后场分布

前言：电子设备要在复杂的电磁环境中正常工作，要满足日益严格的电磁兼容标准，电磁屏蔽是十分必要的。然而，因为通风、散热通信、供电等要求，屏蔽机箱上的孔缝和线缆穿透就不可避免。高能电磁波易通过孔缝及线缆耦合进入屏蔽机箱内，对机箱内的器件进行干扰或造成破坏。因此，研究孔缝耦合和线缆耦合的屏蔽效能十分重要。线缆耦合主要有2种情况，一种是线间的耦合，一种是穿透屏蔽箱的线缆耦合。仿真模型：模型结构很简单，如下图所示，主要包括2个圆柱体和一个孔缝，其中外面的大圆柱体为空间辐射边界，里面的圆柱体为金属屏蔽箱，屏蔽箱上开有一个孔缝，放大后如右图所示。

打开工程： 1、打开Ansoft HFSS 10，并在缺省工程中点击鼠标右键，加入一个HFSS 设计项目，见图2。屏幕主要部分自左向右依次为工程管理区（Project Manager）、对象列表和3D绘图区（与对象列表一起通称为3D Modeler window）。 2、解的类型。在菜单中选择HFSS/Solution Type（图3），并在弹出窗口中选择Driven Modal（图4）。共有三种类型选择，Driven Modal、Driven Terminal 和EigenMode，Diven Modal 与Driven Terminal 的区别在于S 矩阵的表示形式不同，前者采用入射和反射能量的形式，而后者采用电压和电流的形式。该工程主要分析场，所以采用Driven Modal 的形式。EigenMode 表示本征模类型。

大兆瓦级风电齿轮箱耦合动态特性及结构噪声分析

大兆瓦级风电齿轮箱耦合动态特性及结构噪声分析杨长辉１一徐涛金１一吴灿元２１．重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室,重庆,４０００５４２．重庆齿轮箱有限责任公司,重庆,４０２２６３摘要:风电齿轮箱是风电机组的重要组成部分,其动态性能的好坏直接影响整个机组的性能.建立了具有两级行星加一级平行轴齿轮传动的大兆瓦级风电齿轮箱齿轮传动轴轴承箱体系统耦合非线性动力学有限元模型,采用Lanczos 法对齿轮箱系统进行耦合模态分析.在综合考虑直斜齿轮时变啮合刚度二齿轮误差及齿轮啮合冲击等内部激励因素综合作用影响下,运用直接积分法对整个风电齿轮箱系统进行了动态响应求解,从而获得齿轮箱各点的振动位移二速度及加速度动态评价指标,并且对系统结构噪声进行了分析.研究结果可为大兆瓦级风电齿轮箱的动态性能优化提供参考. 关键词:风电齿轮箱;内部激励;动态响应;结构噪声中图分类号:TH １２;TH １２２一一一一一一DOI :１０．３９６９/j ． issn．１００４１３２X．２０１６．０５．００７Anal y ses of D y namic Cou p lin g Characteristics and Structural Noise of Multi Me g awatt Wind Turbine Gearbox Yan g Chan g hui １一Xu Tao j in １一Wu Can y uan ２１．Ke y Laborator y of Advanced Manufacturin g Technolo gy for Automobile Parts ,Ministr y of Education ,Chon gq in g Universit y of Technolo gy ,Chon gq in g ,４０００５４２．Chon gq in g Gearbox Co．,Ltd．,Chon gq in g ,４０２２６３ Abstract :Wind turbine g earbox was one of the most im p ortant com p onents of wind turbine ,its d y namic p erformance had direct im p act on the whole s y stem．A cou p led nonlinear d y namic FE model containin g g ears shafts bearin g s housin g for a multi me g awatt wind turbine g earbox of p lanetar y g ear transmission was built com p rehensivel y to p erform the cou p led modal anal y sis of the whole g earbox with Lanczos method．In consideration of the nonlinear factors of the time var y in g mesh stiffness of s p ur and helical g ears ,g ear errors and g ear mesh im p act ,the d y namic res p onse of the s y stem was studied usin g direct inte g ration method under the effects of internal excitation．The vibration dis p laceＧment ,velocit y and acceleration as the d y namic evaluation indexes of the wind turbine g earbox were obtained ,and the structural noise was also anal y zed．All results p rovide useful theoretical basis for d y namic o p timization of multi me g awatt wind turbine g earbox s y stem． Ke y words :wind turbine g earbox ;internal excitation ;d y namic res p onse ;structural noise 收稿日期:２０１５０３２３基金项目:国家科技支撑计划资助项目(２０１２BAA０１B０５);国家国际科技合作专项项目(２０１３DFA７０７３０) ;重庆市教委科学技术研究资助项目(KJ１４００９３８) ０一引言增速齿轮箱是风力发电机组重要的传动部件,其传动的稳定性二可靠性及动态性能关系到整个风电系统的正常运行.随着风电增速齿轮箱向大兆瓦级方向的发展,齿轮在重载工况且伴随外部变载荷作用下,齿轮箱的振动性能及噪声预估就显得尤为重要.国内外学者从数学模型和有限元模型等方向对此进行了大量研究.Abboudi 等[１] 在考虑内外激励源作用下采用集中质量法建立了１２自由度的风电齿轮箱动力学微分方程,以研究参变量对齿轮箱振动特性的影响.Helsen 等[２] 采用多种柔刚度耦合方式对齿轮箱系统动态特性进行了对比分析.Kahraman [３] 建立了复合行星轮系动力学模型并进行了自由扭转振动特性的研究分析.马辉等[４]利用转子系统有限元模型和斜齿轮集中质量模型相结合的方式,通过修改啮合刚度矩阵研究了系统模态变化规律.Abbes 等[５] 针对齿轮箱在时变刚度激励下采用声固耦合方法进行了声辐射分析.由于风电齿轮箱系统非线性耦合效应二传递误差及冲击载荷等因素的存在,采用传统数值解析法进行分析计算变得十分复杂,而有限元法有利于齿轮箱系统动态特性分析及噪声评估[ ６７] .本文综合考虑齿轮啮合刚度激励二误差激励及啮合冲击激励等内部激励因素,建立大兆瓦级风电齿轮箱非线性耦合有限元模型,研究在内部激励作用下齿轮箱系统的动态响应特性及预估系统结构噪声. ９０６大兆瓦级风电齿轮箱耦合动态特性及结构噪声分析杨长辉一徐涛金一吴灿元

ANSYS耦合场分析指南第三章

ANSYS耦合场分析指南第三章发表时间：2007-11-20 作者: 安世亚太来源: e-works 关键字: ANSYS 耦合场分析 CAE教程第三章直接耦合场分析 3.1进行直接耦合场分析在直接耦合场分析中，只需用耦合场单元进行一次分析。表3-1中列出了具有耦合场分析能力的单元。 1. 有限元模型可以混合一些带有VOLT自由度的耦合场单元，要保证相容性，单元必须有相同的支反力（参见《ANSYS Electromagnetic Field Analysis Guide》中的第§13.3节）。耦合场单元包含所有必要的自由度，通过计算适当的单元矩阵（矩阵耦合）或是单元载荷矢量（载荷矢量耦合）来实现场的耦合。在用矩阵耦合方法计算的线性问题中，通过一次迭代即可完成耦合场相互作用的计算，而载荷矢量耦合方法在完成一次耦合响应中至少需要二次迭代。对于非线性问题，矩阵方法和载荷矢量耦合方法均需迭代。表3-2给出了ANSYS/Multiphysics产品用于直接方法时所支持的不同类型的

耦合场分析，以及每种类型所需要的耦合类型。想进一步了解有关矩阵和载荷矢量耦合请参阅《ANSYS Theory Reference》。 ANSYS/Professional软件包只支持热－电直接耦合，ANSYS/Emag软件包只支持电磁场和电磁－电路直接耦合。注意－在子结构分析中使用载荷矢量耦合方法的耦合场单元无效。在生成子结构的过程中，迭代解无效，所以，ANSYS程序忽略所有的载荷矢量和反馈耦合效应。因为有时载荷矢量耦合场单元的非线性行为可能很严重，故需要用到预测器和线性搜索选项以加强收敛。《ANSYS Structural Analysis Guide》中的§8介绍了这些选项。对于上述的分析类型，本章将重点介绍如何进行热－电分析、压电分析、磁－结构分析和电磁－结构分析。 3.1.1热－电分析在ANSYS/Multiphysics和ANSYS/Professional软件包中提供热－电分析功能，即计算导体中由于直流电(DC)带来的焦耳热所造成的温度分布。典型应用为加热线圈、保险丝和电子部件。进行热电分析需要用到下列单元类型： LINK68耦合热－电线单元 PLANE67耦合热－电四边形单元 SOLID69耦合热－电六面体单元 SOLID5耦合场六面体单元 SOLID98耦合场四面体单元 SHELL157耦合热－电壳单元

带孔缝机箱的屏蔽效能仿真研究

近年来，由于电子元器件高度集成化、小型化，使得电子设备对电磁干扰的敏感性增加，如何提高机箱的抗干扰性能，即机箱的屏蔽效能，因此如何提高带孔缝机箱的屏蔽效能已成为重要的研究课题。 1有限元法及屏蔽效能的介绍随着计算机技术的迅速发展，在工程领域中，有限元分析（FEA ）越来越多地用于仿真模拟，来求解真实的工程问题，近年来被广泛应用到电磁场问题求解中。有限元法（FEM ）是近似求解数理边值的一种数值技术，它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的近似解，然后推导求解这个求解域总的满足条件，从而得到问题的解。有限元的一个关键步骤是建立离散单元的小矩阵，只要得到了离散单元的小矩阵，就可以将其填充到全域矩阵中［1］。在利用变分原理和离散化方法建立有限元矩阵方程后，求解以节点值为未知数的矩阵方程。将方程写为： Ax＝b （1）式中，系数矩阵A 是一个n *n 方阵，x 是带求解的未知量， b 表示已知量。为了在最短的时间内取得最大的精度，Ansoft HFSS 采取了自适应迭代算法，该算法一开始选用较粗的剖分，采用上面所给出的方法求解，然后看其进度是否满足要求，如不满足，进一步细化剖分，再次进行求解，直到达到给定的精度。屏蔽效能SE （Shielding Effectiveness ）有时也称屏蔽损耗、屏蔽衰减、屏蔽效果，是指未加屏蔽时某一测点的场强与加屏蔽后同一测点的场强之比，以dB 为单位［2］。其电场屏蔽效能 SE 的表达式为： SE＝20lg E 0／E i 式中，E 0是在没有屏蔽体时某一测试点A 处的电场强度，E i 是在加入屏蔽体后统一测试点A 处的电场强度。 2屏蔽机箱实体建模及仿真分析2．1屏蔽机箱的实体建模以实际屏蔽机箱为研究对象，创建与实际机箱几何尺寸相同的模型，电场中的模型如图1所示：以机箱中心点为坐标原点（0，0，0）建立300mm×120mm×300mm 的屏蔽机箱，同时在机箱Y0Z 平面上开孔，还要建立一个600mm×240mm×600mm 的Air 空气体，将Air 设置为辐射边界。现实中电磁波的传播是无界的，而计算机仿真时只能对有限空间进行仿真分析，因此 HFSS 设计了Radiation Boundary （辐射边界）对无限的自由空间进行模拟。在辐射边界表面，二阶辐射边界条件为：（荦×E ）tan ＝jk 0E tan －j 0荦tan ×（荦tan ×E tan ）＋j 0 荦tan （荦tan ·E tan ）其中，E tan 是表面电场的切向分量；j 为－1姨。激励源设定为平面波，沿孔缝面垂直入射，此软件有高性能的前处理程序，能够实现3D 模型的全自动自适应网格剖分，应用者只需设置好自适应的步数和剖分的误差精度，程序就能够进行求解分析，并获得较高的计算精度；在加载、网格剖分后进行求解，求解频率设置为550MHz ，最大迭代步数为30，求解精度为0．1，扫频范围设置为0．01～1GHz ，步进为0．03GHz 。图1屏蔽机箱 2．2机箱屏蔽效能的影响分析首先对sl＝100mm 、sw＝5mm 的孔缝机箱进行仿真分析，并与实测值进行比较，验证仿真软件的正确性和精确度。在后处理过程中，屏蔽效能的仿真曲线如图2实线所示，虚线是用对数周期天线进行的实测值，可以看出仿真值和实测值有很好的相关性，因为源放置在阻尼很差的屏蔽室内，实测值的屏蔽效能曲线出现抖动是必然的。通过实测值，很好的验证了此软件仿真的带孔缝机箱的屏蔽效能仿真研究李英杰（大连交通大学电气信息学院，辽宁大连116028） Study on Shielding Effectiveness Simulation of Enclosure with Apertures 摘要利用Ansoft HFSS 软件研究了电磁兼容设计中的孔缝耦合问题，介绍了有限元法的基本原理，对比仿真结果与对数周期天线的测量值，验证了此有限元法的可靠性。通过对带孔缝机箱建模，改变其孔缝的形状、面积等因素进行机箱的屏蔽效能仿真分析，获得了不同情况下的屏蔽效能仿真结果，并指导机箱内电路板的布置。关键词：孔缝耦合，屏蔽效能，HFSS Abstract This paper studies the problem of apertures coupling by using the Ansoft HFSS softw－are in EMC design,and de-scribed the basic principles of finite element method．Meanwhile,co－mparing simulation results with the measured value of log－periodic antenna,it verified the reliability of this finite element method．Through changing the factors of shape and size of apertures and other factors,the simulation results of shielding effectiveness would be come out in different circu －mstances,and direct the circuit board layout of the inside enclosure． Keywords :apertures coupling,shielding effectiveness,HFSS 带孔缝机箱的屏蔽效能仿真研究 106